文档介绍：红外物理课程实验指导书
实验一光通量测量 1
实验二用双色法测量钨丝灯的温度 4
实验三红外辐射源能量光谱分布测试 8
实验四黑体实验 10
实验五用红外热像仪测量物体表面发射率 12
实验六物体表面发射率对红外热像仪测温精度影响分析实验 15
实验七 D参数测试实验 19
实验八可见光成像系统的调制传递函数、分辨率等参数测试实验 22
实验九红外报警系统的布防实验 25
实验十距离对红外热像仪测温精度影响实验 27
实验一光通量测量
一、实验目的
1 掌握在光通球内,用比较法测量钨丝灯光通量的原理和方法;
2 了解光通球的结构;
3 了解数字式照度计和数字电压表的使用方法及注意事项。
二、实验原理
光通球又称积分球或球形光度计,它是一个内部空的完整球壳,内壁涂有白色漫反射层,球壳上开了一个窗口,放置光电接受器件,如图1-1所示,一光通球,其中c是待测灯,可放在球内任意位置,因为球内涂白色漫反射层,可把它看是漫反射率为的理想中性漫反射面,球的半径为R,灯发出的总光通量为,在球壁上任取一点B,在该点的照明度是光源C直接照射产生的照度,第一次漫反射光产生的照度等许多部分的叠加。设光源直接照射B点的照射度为E。并第一次漫反射光通量为,由于把球壁看成中性理想反射面,故均匀分布整个球内壁。所以,第一次漫反光在B点的照明为:
显然,第二次漫反射后的光通量为,它也是均匀分布整个球内壁,故第二次漫反射在B点产生的照度为:
同理可求得第三次,第四次漫反射光在B点产生的照度为:
………………………
因此,在B点的总照度为以上个部分照明度之和,即为:
………………
其中是灯C直接照射在B点产生的照度,的大小仅与B点的位置有关,如果在C与B之间放一个挡屏,挡去直接照射B点的光,则等于零,因而在B点的照明度为:
由上式可以看出R与是常数,因此,球壁上任意位置的照明度与灯光通量成正比,由此,可通过球壁窗口上的照度计测出灯光的照度,进而算出光通量。我们实际测量是用比较法。用比较法测量可以消除光通球不能满足理论光通球不能满足理论光通球的要求所带来的误差。用比较法测量原理如下:
如果光源为标准灯时的照度及光源为待测灯时的照明已测定,则根据照度与总光通量成正比的关系可列下式:
标准灯的总通量已知,则很容易算出待测灯的总通量它可由下式求出: 、分别为标准灯和待测灯的总光通量,单位为流明。、分别为标准灯和待测灯在球壁上产生的漫反射照度。
实际光通球的结构:
球形光度计是由光通球与照度计组成,其结构如图1-2球的大小应视被测光源的尺寸而定。灯C通常放在球中心,挡屏介于灯于窗口之间,距窗口为2/3R。加挡屏后,灯发出的光不能直接到达AB处,同时,在球壁ED处的漫反射光也不能直接到达窗口射向硒光电池。挡屏的尺寸应该由光源的尺寸决定,只要能挡住去灯直接射到窗口的光就可以了。
图1-2 光通量测试原理图
在光通球的窗口上放一块无色双面磨光的毛玻璃或毛面乳白玻璃,它的位置正好在球面上,毛玻璃后面为可变光挡和中性感光片组,他们都是用来调节进入硒光电池光通量的。用了滤光器后,可以测各种色温灯的光通量。滤光器后面就是硒光电池,硒光电池的两个极联到电流表,硒光电池应处在线性响应范围内工作。
三实验仪器
1、光通球(积分球);
2、标准灯组;
3、待测灯组;
4、电子交直流稳压器;
5、晶体管直流稳压器;
6、标准电阻;
7、数字电压表;
8、数字照度计;
四、实验步骤:
接好电路,经教师检查后,再按下述步骤进行;
1、依次打开电子交直流稳压器,晶体管直流稳压器,数字电压表电源开关;
2、测量所需的电流、电压,注意各电表量程;
3、打开积分球,分别将标准灯和待测灯安在灯架上;
4、顺时针旋转晶体管直流稳压器的输出调节旋钮,缓慢的调至被测灯或标准灯所需的电流,要注意观察数字电压表的读数;
5、每次测试时,光源要稳定十分钟后记录:电流、电压、和照度数值;
6、每次测完一个灯后,小心取下灯泡,再换另一个,每个灯泡的测量都要予热十分钟
五、实验要求及数据处理:
要求:
1、实验前要认真阅读实验讲义
2、要严格遵守实验步骤的规定,认真记录数据;
3、要以一只灯为例,写出详细计算过程。
数据处理:
1、数据记录要求三位有效数字;
2、算出待测灯的总光通量和发光效率;
3、计算相对误差。
实验二用双色法测量钨丝灯的温度
一、实验目的:
学会用双色法测色温的基本方法并侧几个钨丝灯的色温。
二、实验仪器:
反射式单色仪(WDS-J2型);
标准色温灯;
稳压电源;
硒光电池;
光点检流计;
待测钨丝灯。
三、实验原理:
当灼热体的温度很高或者是灼热体不能直接接